紫光LED的外延結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、本論文主要研究了紫光LED中量子壘和電子阻擋層的設(shè)計(jì)，主要結(jié)論如下:
　　1.首先利用SiLENSe軟件模擬分析了AlGaN量子壘在紫光LED結(jié)構(gòu)的作用，重點(diǎn)分析了它對(duì)載流子的限制作用，提高載流子注入效率，以及對(duì)電子空穴濃度分布均勻影響。由于AlGaN量子壘的限制作用，減少載流子泄漏到量子壘及P-GaN的比例，提高了內(nèi)量子效率。在更高注入電流密度下，由于AlGaN量子壘的阻擋作用，造成空穴在各量子阱分布不均，同時(shí)Auger復(fù)合增加

2、較多，載流子限制的效率下降，導(dǎo)致內(nèi)量子效率下降較快。高Al組分AlGaN(8％)在小電流下內(nèi)量子效率更高，在大電流下，其內(nèi)量子效率下降更快。
　　實(shí)驗(yàn)生長(zhǎng)具有AlGaN量子壘的結(jié)構(gòu)，其發(fā)光效率并未明顯比GaN量子壘高。對(duì)于Al0.02Ga0.98N量子壘，發(fā)光亮度略比GaN量子壘高，而Al0.04Ga0.96N量子壘的亮度比GaN量子壘低，這是由于生長(zhǎng)更高Al組分的AlGaN量子壘界面晶體質(zhì)量變差，導(dǎo)致內(nèi)量子效率下降。
　　

3、同時(shí)還分析了不同量子壘厚度對(duì)內(nèi)量子效率的影響，可以看到較厚的量子壘能提供更好的勢(shì)壘限制量子阱中的電子空穴溢出，提高載流子注入效率和內(nèi)量子效率，這不同于通常的藍(lán)光LED，較薄的量子壘能提高電子空穴分布均勻性，提高內(nèi)量子效率。
　　2.我們重點(diǎn)分析了紫光LED中AlGaN電子阻擋層的幾個(gè)重要的參數(shù):厚度，Al組分，超晶格結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)量子效率的影響。采用SiLENSe模擬，計(jì)算表明合適的Al組分具有更高的載流子阻擋效應(yīng)，過高的Al組分由于極

4、化電荷較強(qiáng)，而削弱了勢(shì)壘限制，同時(shí)也限制空穴的有效注入。過低的Al組分勢(shì)壘限制不足，內(nèi)量子效率較低，我們從實(shí)驗(yàn)分析也可以看到，選擇Al組分12％的AlGaN作為電子阻擋層在相同電流密度下具有更高的發(fā)光亮度。
　　另外我們從模擬計(jì)算分析了不同厚度AlGaN的電子阻擋層發(fā)現(xiàn)，更厚的AlGaN能提供更好的載流子限制作用，特別是在大電流注入下表現(xiàn)更明顯。在小電流密度下（小于50A/cm2），AlGaN厚度20nm，30nm，50nm的注入

5、效率差異小于0.2％，AlGaN EBL厚度10nm注入效率稍低1.5％，內(nèi)量子效率低2％。我們實(shí)際生長(zhǎng)了不同AlGaN EBL厚度的紫光LED，并制成LED芯粒比較其亮度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AlGaN10nm的EBL，其發(fā)光亮度較高高，這里可能的原因是材料生長(zhǎng)質(zhì)量的原因，較厚AlGaN質(zhì)量稍差些，另外一個(gè)原因是在我們實(shí)驗(yàn)的外延結(jié)構(gòu)中，P-GaN后面的還有一層P-AlGaN阻擋，提高對(duì)電子的阻擋作用。
　　同時(shí)我們還分析了AlGaN/GaN